混合氣體水平管外對(duì)流冷凝換熱機(jī)理研究.pdf

1、為了提高鍋爐熱效率，必須充分回收煙氣余熱。天然氣燃燒后煙氣中含有大量的水蒸汽，因此煙氣余熱主要分為兩類：煙氣顯熱和水蒸汽潛熱?；厥諢煔庥酂釙r(shí)在冷凝換熱器內(nèi)發(fā)生的是一個(gè)包括傳熱、傳質(zhì)及相變的復(fù)雜物理過程。本文通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，探討水平光管外混合氣體對(duì)流凝結(jié)換熱的機(jī)理和傳熱特性。 首先，本文分析了混合氣體在水平管外對(duì)流冷凝換熱的特點(diǎn)，對(duì)混合氣體的對(duì)流傳熱與傳質(zhì)過程進(jìn)行理論分析，運(yùn)用修正的雙膜理論與Nusselt凝結(jié)理論相結(jié)合的

2、方法，分析水平單管外凝結(jié)換熱情況并建立數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)值模擬軟件和Matlab進(jìn)行求解。 其次，設(shè)計(jì)搭建天然氣鍋爐煙氣余熱回收裝置實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，研究煙氣流量、煙氣進(jìn)口溫度、冷卻水進(jìn)口溫度、水蒸汽含量等因素對(duì)對(duì)流冷凝換熱的影響，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，二者一致性較好。 綜合理論分析與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，得到以下結(jié)果：對(duì)于水蒸汽質(zhì)量含量在7﹪-12﹪之間的混合氣體(天然氣燃燒后的煙氣)，冷卻水管表面液膜厚度在10<'-6>m至10<

3、'-5>m之間，是一個(gè)相當(dāng)薄的膜層，液相導(dǎo)熱熱阻在整個(gè)換熱的過程中基本可以忽略，因此含少量凝結(jié)性氣體的混合氣體在管外發(fā)生對(duì)流凝結(jié)換熱時(shí)，混合氣體流動(dòng)方向?qū)Q熱基本無影響。 另外，區(qū)別于單相對(duì)流換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式，利用無量綱溫度量Ln將水管壁面溫度、水蒸汽含量(對(duì)應(yīng)于露點(diǎn)溫度)以及混合氣體進(jìn)口溫度對(duì)凝結(jié)換熱的影響加入關(guān)聯(lián)式，得到混合氣體對(duì)流冷凝換熱總的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式Nu=4.6031Ren<'0.49011>pr<'1/3>Ln<'0.7